摘 要

本论文主要介绍5000吨级长江干线多用途货船的方案设计。本次毕业设计在综合分析了船舶用途、航线、航区、布置等特征的基础上确定了船舶的主尺度要素、完成了总布置设计和型线设计，利用CAD2015绘图软件绘制了所设计船的总布置图和型线图，采用Compass进行了稳性的部分计算和静水力计算。

本设计船为长江干线多用途货船，为了定下方案，调研了长江干线不同航线处运输的各种货物，最终根据所设计的航线，确定货物种类需求，同时根据调研的数据资料设计船型及其参数以满足相关要求；且对不同载况、不同货物种类下的航行安全性，严格按照法规和规范要求对本设计船六种载况进行了稳性和干舷的计算及校核。结果显示，本船干舷和稳性基本满足法规和规范的相关要求。

关键词：长江干线；多用途货船；型线设计；静水力计算

Abstract

This paper introduces the design of 5,000-ton multi-purpose cargo ship in the Yangtze river trunk line. The graduation design in the comprehensive analysis of ships and the purposes, routes, area, arrangement are determined on the basis of the characteristics of ship main dimension element, completed the design, layout design and contour line use cad drawing software rendering the 2015 design and general arrangement of ship type diagram, part of the Compass is used for stability calculation and static hydraulic calculation.

The design ship is a multi-purpose cargo ship in the trunk line of the Yangtze river. In order to make a plan, we investigated all kinds of cargo transported in different routes of the trunk line of the Yangtze river, and finally determined the type of cargo requirements according to the designed routes. At the same time, we designed ship types and parameters according to the survey data to meet relevant requirements. In addition, the stability and freeboard of the design ship are calculated and checked in strict accordance with the requirements of laws and regulations for the navigation safety under different loading conditions and different cargo types. The results show that the freeboard and stability of the ship basically meet the relevant requirements of regulations and codes.

Key words: Yangtze river; Multi-purpose cargo ship; Shape line design; Hydrostatic calculation

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景及发展现状 1

1.2目的及意义 1

1.3研究方法及技术路线 1

第2章 任务书分析 3

2.1船舶入级 3

2.2设计船舶的特点 3

第3章 全船说明书 4

3.1用途与航区 4

3.2船型 4

3.3规范 4

3.4主要尺度 4

3.5甲板间高 4

3.6稳性及干舷 5

3.7船员定额 5

3.8载重量及吨位 5

3.8.1载重量 5

3.8.2吨位 5

3.8.3液体舱柜容积 6

3.9动力装置 6

3.9.1主机 6

3.9.2齿轮箱 6

3.9.3螺旋桨 6

3.10航速、续航力及自持力 6

3.11总布置概况 7

3.11.1主甲板下 7

3.11.2主甲板上 7

3.12主要舾装设备 7

3.12.1锚泊设备 7

3.12.2系泊设备 7

3.12.3救生设备 8

3.12.4消防设备 8

3.12.5信号设备 8

3.12.6舷墙、栏杆 9

3.12.7无线电通信设备 9

第4章 船舶主要要素的初步估算 10

4.1选取主要要素时的考虑因素 10

4.2初始排水量及主要尺度确定 11

4.2.1船宽B的确定 12

4.2.2船长L的确定 14

4.2.3吃水T的确定 16

4.2.4型深D的确定 16

4.2.5排水量及方形系数估算 18

4.3浮性的校核 19

4.3.1空船重量 19

4.3.2载重量DW的计算 20

4.4稳性的初步校核 22

4.4.1船舶重心计算 22

4.4.2初稳性校核 24

4.5快速性校核 25

4.6主要要素小结 26

第5章 型线设计 27

5.1概述 27

5.2船体型线的要素 27

5.3型线设计的方法及原则 27

5.4型线设计的步骤 27

5.4.1中横剖面系数的选择及Cp的计算 27

5.4.2浮心纵向位置的选择 28

5.4.3设计水线和甲板边线 30

5.4.4横剖面形状 31

5.4.5中剖面首尾轮廓线 31

5.4.6改造型船横剖面面积曲线 33

5.4.7绘制型线图 33

5.5静水力计算 35

5.6静水力曲线及邦戎曲线的绘制 36

5.6.1静水力曲线的绘制 36

5.6.2邦戎曲线的绘制 36

5.7小结 36

第6章 总布置设计 38

6.1概述 38

6.1.1总布置设计的具体工作 38

6.1.2总布置设计的方法 38

6.2部分舱室容积 38

6.2.1货舱容积 38

6.2.2压载水舱容积 38

6.2.3油水舱容积 38

6.3船舱的划分 39

6.3.1肋骨间距 39

6.3.2水密舱壁 39

6.3.3机舱部位与长度 39

6.3.4平台与甲板 40

6.3.5双层底 40

6.3.6货舱 40

6.3.7艉尖舱 40

6.3.8艏尖舱 40

6.4上层建筑的划分 41

6.5锚泊设备 41

6.6消防设备 41

6.7救生设备 42

6.7.1救生衣、个人救生浮具的配备 42

6.7.2救生圈、气胀式救生环的配备 42

6.8无线电通信设备 42

6.9航行设备 42

6.10信号设备 43

6.10.1号灯 43

6.10.2号旗 43

6.10.3声响信号设备 43

6.11舱室设备 43

第7章 舱容及浮态调整 45

7.1舱容要素 45

7.1.1典型液体舱舱容要素计算 45

7.2浮态调整 48

7.2.1压载到港状态 48

第8章 螺旋桨计算书 51

8.1船舶阻力换算 51

8.2螺旋桨设计 54

8.2.1螺旋桨形式的确定 54

8.2.2已知条件 54

8.2.3螺旋桨初步设计 54

8.2.4螺旋桨终结设计 56

8.2.5空泡校核 59

第9章 完整稳性 63

9.1重量重心计算 63

9.1.1空船重心计算 63

9.1.2基本载况下的排水量和重心计算 63

9.2自由液面对初稳性修正 66

9.3计及自由液面影响下的初稳性及浮态 67

9.4大倾角稳性 69

9.4.1稳性横截曲线的绘制 69

9.5静稳性曲线和动稳性曲线的计算 69

9.5.1自由液面对静稳性臂的修正 69

9.5.2静稳性臂和动稳性臂计算 71

9.6进水角和极限静倾角计算 78

9.6.1进水角 78

9.6.2极限静倾角 79

9.7稳性曲线绘制 80

9.8风压倾斜力臂 84

9.8.1受风面积计算 84

9.8.2风压倾侧力臂计算 85

9.9稳性横准 87

9.9.1稳性横准要求 87

9.11完整稳性小结 90

9.12 干舷 91

9.12.1计算说明 91

9.12.2计算要素 91

9.12.3最小干舷 92

9.12.4干舷校核 94

第10章 吨位 95

10.1总吨位计算 95

10.1.1量吨甲板以下所有围蔽处所的型容积 95

10.1.2量吨甲板以上遮蔽处所型容积 95

10.1.3小结 97

10.2净吨位 97

第11章 舵设计 98

11.1概述 98

11.2舵类型和数目的选择 98

11.3舵参数的选择 98

11.3.1舵面积 98

11.3.2舵高和舵宽 98

11.3.3平衡比 99

11.3.4厚度比 99

11.4舵参数总结 99

结 论 100

参 考 文 献 101

致 谢 102

附录A 邦荣曲线图 103

附录B 静水力曲线图 104

第1章 绪论

1.1课题研究背景及发展现状

当前世界经济贸易形势具有不确定性，多用途货船能够满足船东们的要求，产生巨大的经济效益，是船东理想的船舶类型之一。

长江是我国第一大的河流，被誉为“黄金水道”，是我国内河运输的“心脏”。长江内河集装箱经过长时间的发展，取得了明显的进步。主要体现在：集装箱大型化、标准化取得了重大进步；内陆集装箱运输参与多式联运程度不断加深。内河港口企业行业整合力度增强，也出现了长江港口物流联盟等一些联盟组织;航运企业发展混合所有制，加强上下游产业合作，市场化程度不断提高。集装箱运输信息化水平不断提高，网络经济效应开始发挥作用。

1.2目的及意义

从内河集装箱船运输的前景来看，长江内河集装箱运输的发展前景明显乐观。显而易见地是，随着内河运输的发展，长江内河集装箱运输优势也会渐渐展现。可以从2010年以来长江港口集装箱吞吐量的增长体现出来。因此，长江干线多用途货船的设计对提高经济效益和社会效益具有重要意义。

本船为5000吨级多用途船，设计时要综合考虑装载集装箱和装载散货的各项要求，但是本船以装载集装箱为主，兼装散货，因此本船按布置地位型船的设计思路考虑船舶的方案设计。

1.3研究方法及技术路线

在一些前期准备中，通过各种渠道收集各种有关资料和数据，确定船舶航线和航区的，标注好长江干线多用途货船的设计注意事项，这些工作有时穿插于设计过程中。由于本设计船不通过三峡，不需要受三峡过闸标准尺度的限制，也就不许考虑《长江水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》。通过母型船改造，进行型线设计；利用Compass软件进行静水力、邦戎曲线和部分稳性的计算；参照《内河船舶法定技术检验规则》（2011、2015年修改通报、2016年修改通报和2018年修改通报）和《钢质内河船舶建造规范》（2016）进行干舷、吨位、稳性计算及校核，借助《船舶设计实用手册》和参照母型船的布置进行总布置设计等。

图1.1布置地位型船设计流程 图1.2 载重型船设计流程图

如图1.1，图1.2所示，船舶设计不是一个线性的过程，由于阻力，航行环境等的限制和矛盾，很多设计不能兼顾，只能解决主要矛盾，次而考虑次要矛盾，甚至有时候只能牺牲掉一些性能要求，这是一个循环往复，不断迭代的过程，也是对船舶设计人员的考验。

第2章 任务书分析

2.1船舶入级

本设计船按“CCS”有关规范和法规设计和建造，入级中国船级社。

2.2设计船舶的特点

本船航行于长江干线武汉至南京之间，主要装载集装箱，兼装铁矿石、煤炭等散货。本设计船为B级航区C型船，本设计船不通过三峡，不需要受三峡过闸标准尺度的限制。

本设计船草图特点（如图2.1所示）：

图2.1设计船草图

第3章 全船说明书

3.1用途与航区

本设计船为B级航区C型船,航行于长江干线武汉至南京之间，本设计船不通过三峡，不需要受三峡过闸标准尺度的限制。主要装载集装箱，兼装铁矿石、煤炭等散货。

3.2船型

3.3规范

本船设计按照《内河船舶法定检验技术规则》（2011）（以下简称“内河法规（2011）”）、《内河船舶设计手册》、《钢质内河船舶建造规范》（2016）、《中华人民共和国船舶最低安全配员规则》进行设计。

3.4主要尺度

表3.1船舶主尺度

总长	111.9696m	设计水线长	109.041m
型宽B	16.55m	垂线间长	106.306m
型深D	5m	吃水d	4.4m
排水量	6315.4t	型排水体积V	6291.4
方形系数	0.8127	菱形系数	0.8143
中横剖面系数	0.9981	水线面系数	0.9514
漂心纵向坐标	-1.924m	浮心纵向坐标	1.421m
首舷弧高度	0.2803m	尾舷弧高度	0.09644m
肋距	0.6m	梁拱	0.828m

3.5甲板间高

驾驶甲板至顶篷甲板：2.284m。

船长甲板至驾驶甲板：2.2m；

船员甲板至船长甲板：2.218m；

主甲板至船员甲板：2.704m；

3.6稳性及干舷

（1）压载到港

（2）压载出港

（3）满载到港（集装箱）

（4）满载出港（集装箱）

（5）满载到港（散货）

（6）满载出港（散货）

3.7船员定额

3.8载重量及吨位

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